Az izomváltozások szabályozása a smoothelin-like 1 fehérje által
„Tudományos hétfő” előadássorozat
Lontay Beáta Orvosi Vegytani Intézet
Kutatási témák: 1. A protein foszfatázok és kinázok szerepe a neurotranszmitter kibocsátásban 2. A miozin foszfatáz lokalizációja és szerepe a sejtmagban 3.
Az izomváltozások szabályozása a smoothelin-like 1 fehérje által
4. Az SMTNL1 szerepének vizsgálata a pajzsmirigybetegségekben: Új kapcsolódási pontok keresése az inzulinrezisztencia hátterében a vázizomzat és a zsírszövet között 5. A protein foszfatázok és kinázok szerepe a keratinocita sejtek életképességének szabályozásában
A Ser/Thr specifikus protein foszfatázok típusai Protein foszfatáz Protein foszfatáz 1 Protein foszfatáz 2A (PP1) (PP2A)
Katalitikus alegység(C) aktív centrum 36-38 kDa inhibitor fehérjék Szabályozás a katalitikus alegységhez kötődő effektorokkal
Regulátor alegység (Rx)
Regulátor fehérjék: - „célra irányító” (targeting) funkció - szubsztrát specificitás szabályozása - katalitikus aktivitás szabályozása
P-Ser/Thr foszfofehérjék: kb. 90% defoszrilációjáért PP1, PP2A és PP2B felelős!
Protein foszfatáz-1 holoenzimek TOXIN IHIBITOROK Okadaic acid (OA) - Calyculin-A (CLA) - Microcystin (MC) - Tautomycin (TM) - Tautomycetin (TMC)
GL Gs
PROTEIN INHIBITOROK Inhibitor-1 - DARPP-32 - Inhibitor-2 - Inhibitor-3
GM
Glikogén targeting
PTG or R5 MYPT1
F RVx
Szabályozó alegység
PP1c 36-38 kDa
MYPTs
MYPT2 MYPT3 MBS85
Kontraktilis fehérjék és membrán targeting
TIMAP NR1 Neurabins (NR)
NR2
Neuronális targeting
NIPP1 Nuclear proteins
PNUTS Splicing factors
Sejtmagi targeting
A miozin foszfatáz aktivitásának szabályozása és gátlása
SMTNL1
ROK ZIPK ILK
Thr 695
Thr 850
PP1C MYPT1 NLS 1
Ankyrin repeat
KVKF PP1C-Binding motif
NLS 2
Leucinzipper
A protein foszfatázok és kinázok szerepe a neurotranszmitter kibocsátásban A miozin foszfatáz a pre- és posztszinaptikus terminálisokban is megtalálható MYPT1-296
szinaptofizin
egyesített kép
Lontay et al, Cell Sign., 2005
A PP és ROK inhibitorok hatása az exocitózisra P PP1cδ MYPT
ROK
P MLC20 szinapsin
P szintobrevin
P
A miozin foszfatáz-ROK új szubsztrátjai: szinapszin és szintaxin
szintaxin P SNAP25
SNARE komplex
Neurotransmitter kibocsátás
A miozin foszfatáz serkenti-a Rho kináz gátolja a neurotranszmitter kibocsátást.
Lontay et al, közlés alatt
A miozin foszfatáz lokalizációja és szerepe a sejtmagban A miozin foszfatáz lokalizációja a sejtmagban
A miozin foszfatáz kölcsönható fehérjéi NCBI gi#
Protein
MW (Da)
20070220
protein arginine methyltransferase 5 isoform a (PRMT5)
73322
62897939
methylosome protein 50 variant (MEP50)
37469
Chloride ion current inducer protein I(Cln)
26340
29881667
Splicing factor proline/glutamine-rich
76255
11067747
CDC5-like
92422
polyadenylate binding protein II poly(A) binding protein, nuclear 1 heat shock 70kDa protein 8 isoform 1 heat shock 70kDa protein 1B
58709 32843 71082 70294
histone H1b protein phosphatase 1B isoform 1
21721 53180
initiation factor 4B insulin-like growth factor 2 mRNA binding protein 1 isoform 1 RNA helicase A
69240 63783
8571390
693937 4758876 5729877 167466173 356168 4505995 288100 56237027 307383 4506583
replication protein A1
143405 68723
MYPT1
S103
S15
S15
MEP50
PRMT5
hiszton metiláció
TRANSZKRIPCIÓ
PICln
RioK1 METILOSZÓMA
RNS-kötő fehérjék
RNA ÉRÉS
A protein foszfatázok és kinázok szerepe a keratinocita sejtek életképességének szabályozásában A keratinocita sejtek barrier funkciójának, migrációjának és sebzáródásának vizsgálata ECIS (Electric Cell-substrate Impedance Sensing)
Szérum-éheztetett kontroll
kontroll
Y27632
OA
*
140 Sebgyógyulás %
CL-A
UVA PP1 ?
ROK
Thr850
miozin foszfatáz
MYPT
120
PP1c
100
UVB
?
? ?-P
M20
*
80
Protein foszfatázok
60
ROK
40 20 0
Sz.éheztetett kontroll
OA
Y27632
CLA
sebgyógyulás
A protein foszfatázok elősegítik, a ROK gátolja a sebzáródást.
Izomváltozások szabályozása a smoothelin like protein 1 (SMTNL-1) szabályozásával PKA
1
S109
S46
PKG S301 S301 452 CH domain
S109
•smoothelin fehérjecsaláddal mutatott szekvenciahomológia • β-adrenerg célpont a vázizomban, PKG célpont a simaizomban
α, β adrenerg
ligand G
PKG/PKA Ser301-P ? SMTNL1 MYPT PP1c izomkontrakció
•az izomzat edzéshez történő adaptációját befolyásolja a miozin foszfatáz aktivitását szabályozva?? •nemek közötti eltérés
SMTNL1 MYPT PP1c
miozin
miozin-P P
izomrelaxáció
Wooldridge et al, JBC 2008
Va st a Hú gbé gy l hó Vé l ko yag ny M éh bél Ao rta Vá zi zo m Sz ív iz He om re Ag y Ve se Pe te M fés el ze lé kv k es e
Az SMTNL1 szöveti eloszlása: izom- és szteroidhormon érzékeny szövetek
SMTNL1 GADPH
I
2A
1/2A
SMTNL1
SMTNL1/2A
Izomrost típusok jellemzői Rosttípus
Slow Twitch (I)
Fast Twitch A (IIa)
Fast Twitch B (IIb)
Kontrakciós idő
Lassú
Gyors
Az aktivitás jellege
Aerob
Anaerob
Anaerob
Oxidatív kapacitás
Magas
Magas
Alacsony
Glikolítikus kapacitás
Alacsony
Magas
Magas
Nagyon gyors
Wooldridge et al, J. Biol Chem, 2008
Az smtnl1 -/- egyedek gyengébb reproduktív képességűek Alomméret
Embrionális halálozás
Fogamzásig eltelt idő
Hímek aránya
Terhességek közötti idő
Mi áll a nemek közötti különbségek hátterében? Bodoor -Lontay et al, J. Biol Chem., 2011
A terhesség szabályozza a MYPT1 expresszióját sima- és vázizomban MYPT1 expresszió
SMTNL1 expresszió
Lontay et al, J. Biol Chem., 2010
Az SMTNL1 kötődik és kolokalizálódik a MYPT1 alegységgel in vivo és in vitro
Leucin‐ zipper
Ankyrin repeat M133
M1
M1331‐633
M1
M1331‐296
M1
M133304‐511
L1004 D633 E296 S304
M133667‐1004 GST-MYPT + FT-SMTNL1
Response unit (RU)
KA = 6,86 ± 3,37 × 105
HIS-D633 + FTSMTNL1
KA = 2,18 ± 0,78 × 106
N511 R667
L1004
HIS-E296 + FTSMTNL1
KA = 8,89 ± 13,1 × 105
HIS-S304 + FTSMTNL1
KA = 2,45 ± 0,53 × 104
GST-MYPT-CT + FTSMTNL1
KA = 4,9 ± 1,64 × 105
7,14uM 3,5uM 1,8uM 6uM 1uM 0,5uM
4uM 2,5uM 1uM
6uM 4uM 2,5uM 1uM
Time (s)
6uM 0,5uM
4uM
4uM 2,5uM 1uM
A terhesség szabályozza a miozin foszfatáz expresszióját és aktivitását
A vaszkuláris simaizomzat izometrikus ereje
PP1M MLC20-P
MLC20
Lontay et al, J. Biol Chem., 2010
Vázizom adaptáció a terhességhez: izotípusváltás a glikolitikus (IIb) izomrost javára SMTNL1?
MHC2b
Változások a vázizom proteomban terhesség során
32 % GLIKOLÍZIS GLIKOGÉN RAKTÁROZÁS
42 % FAST TWITCH KONTRAKTILIS FEHÉRJÉK
Az SMTNL1S301-P a sejtmagba transzlokálódik
Az SMTNL1 lehetséges transzkripcionális célpontja a progeszteron receptor (PR)
Az SMTNL1 specifikusan a PR-tal hat kölcsön
Az smtnl1-/- egyedek génexpressziós változása terhesség hatására
Összefoglalás TERHESSÉG
miozin defoszforiláció
MÉHIZOMZAT KONTRAKTILITÁSA
más gének VÉRNYOMÁS
OXIDATÍV ÁLLAPOT
magasabb FA oxidáció
GLIKOLITIKUS ÁLLAPOT
magasabb glükózszint inzulintolerancia
Köszönetnyilvánítás Debreceni Egyetem OEC Orvosi Vegytani Intézet Dr. Erdődi Ferenc Dr. Gergely Pál Dr. Kiss Andrea Bátori Róbert Sipos Adrienn-Ph.D. hallgató Horváth Dániel-M.Sc. hallgató Tamás István- B.Sc. hallgató Kovács Alexandra-B.Sc. Hallgató Kohánka Andrea- M.Sc. Bogdány Tamás- B.Sc. Élettani Intézet Prof. Dr. Csernoch László Dr. Dienes Beatrix Ruzsnovszky Olga Prof. Dr. Szűcs Géza Dr. Rusznák Zoltán Dr. Pál Balázs Kőszeghy Áron I. Belgyógyászati Klinika Dr. Fülöp Péter DE TEK-Ökológiai Intézet Dr. Lengyel Szabolcs Limnológiai Kutatóintézet-MTA-Tihany Dr. Serfőző Zoltán
Duke University-Pharmacology and Cancer Biology Dr. Tim Haystead Dr. Khaldon Bodoor Dr. Christopher Fortner Dr. Doug Weitzel Dr. Donald P. McDonnell Dr. Rachid Safi NIEHS/NIH, Laboratory of Reproductive and Developmental Toxicology Dr. Kenneth S. Korach Dr. Sylvia Hewitt East Carolina University Robert Hickner Magyar Tudományo Akadémia-Bolyai-ösztöndíj DE OEC- Mecenatúra pályázat OTKA- senior kutató:OTKA 68416, 68416 OTKA/NKTH 80789
